本發(fā)明涉及光通信、光傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種光纖耦合器及其制作工藝。

背景技術(shù)：

光纖耦合器模是光纖傳感器的核心器件，特別是保線偏振光纖耦合器更有及其重要的應(yīng)用，它的穩(wěn)定性決定了光纖傳感器的本身的穩(wěn)定性。對(duì)光纖耦合器的應(yīng)用，可以追溯到30多年以前，目前其在很多試驗(yàn)及產(chǎn)品中得到了應(yīng)用，這些應(yīng)用都取決于對(duì)傳感系統(tǒng)本身穩(wěn)定性的要求。以當(dāng)前的應(yīng)用情形來(lái)看，對(duì)于精度及穩(wěn)定性要求不高的系統(tǒng)，是可以使用保偏光纖耦合器的；但對(duì)精度及穩(wěn)定性要求高的系統(tǒng)，目前的保偏光纖耦合器的性能就不盡如意了。

現(xiàn)有技術(shù)中，光纖耦合器的常規(guī)工藝是將多根光纖疊放在一起后，經(jīng)高溫熔融拉錐來(lái)實(shí)現(xiàn)光耦合的。其中，器件的輸入光纖、耦合區(qū)光纖和輸出光纖其材料都是標(biāo)準(zhǔn)直徑的光纖，所謂標(biāo)準(zhǔn)直徑一般指125um和80um。以3×3保偏光纖耦合器為例，其工藝是非常復(fù)雜，要求極其高。本公司最早在2004年就成功開發(fā)了第一代的3×3保偏光纖耦合器，2009年左右又成功開發(fā)了第二代保偏光纖耦合器。這兩種保偏光纖耦合器的基本結(jié)構(gòu)相似，耦合區(qū)三根光纖的排列都是位于同一個(gè)平面的，也就是說(shuō)三根光纖芯位于同一個(gè)平面，這種工藝結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是光纖排列相對(duì)容易，其缺點(diǎn)在于該結(jié)構(gòu)不是空間對(duì)稱，在兩側(cè)的兩根光纖間不能直接產(chǎn)生互相耦合，而且分光比較難控制。通常，3×3單模光纖耦合器其耦合區(qū)3根光纖的排列為“品”字型結(jié)構(gòu)。理論上講，三根光纖呈空間對(duì)稱的“品”字型排列是最好的，但如果光纖是保線偏振光纖即直接將三根以“品”字型排列的保線偏振光纖拉錐來(lái)制作3×3保偏光纖耦合器，這樣的排列就會(huì)產(chǎn)生很大的耦合損耗甚至是無(wú)法實(shí)現(xiàn)光耦合，而且其它性能也會(huì)非常差。而且，還有一個(gè)難以克服的缺陷就是熔融三根光纖后的對(duì)稱性及其殘余應(yīng)力導(dǎo)致的光學(xué)性能下降難以避免。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，我們期望設(shè)計(jì)一種新的光纖耦合器及其制作工藝，以便確保制得光纖耦合器(包括N×N保偏光纖耦合器)具有很好的光學(xué)性能的穩(wěn)定性，同時(shí)能具備規(guī)模化生產(chǎn)能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種光纖耦合器，它可以有效的減少傳輸過(guò)程中的光損耗，溫度穩(wěn)定性更好，具有很好的光學(xué)性能穩(wěn)定性，適于規(guī)模化生產(chǎn)。同時(shí)，本發(fā)明還提供一種光纖耦合器的制作工藝，該制作工藝可控性好，適于規(guī)?；a(chǎn)。

為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種光纖耦合器，包括輸入端、耦合區(qū)及輸出端，其耦合區(qū)由多芯光纖制成，所述多芯光纖具有N個(gè)纖芯；其輸入端及輸出端均為多光纖束，所述多光纖束具有N根光纖；輸入端的多光纖束的N個(gè)光纖分別對(duì)準(zhǔn)多芯光纖一端的N個(gè)纖芯，輸出端的多光纖束的N個(gè)光纖分別對(duì)準(zhǔn)多芯光纖另一端的N個(gè)纖芯；輸入端的多光纖束和輸出端的多光纖束分別與多芯光纖的兩端熔接成一體；N為大于等于3的整數(shù)。這里所說(shuō)的對(duì)準(zhǔn)是指多光纖束的纖芯與多芯光纖的纖芯重疊或匹配，以獲得較低的熔接損耗。由此，輸入端的多光纖束和輸出端的多光纖束通過(guò)耦合區(qū)的多芯光纖實(shí)現(xiàn)直接相通。

具體的，多光纖束可以選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的總數(shù)目為N的多光纖束，且所述多光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于N。

具體的，輸入端與輸出端選用相同的多光纖束，所述多光纖束具有總數(shù)目為N的保線偏振光纖、單模光纖和/或無(wú)芯光纖，且所述多光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于N。優(yōu)選的，所述多光纖束是光纖均為保線偏振光纖的多光纖束，或者是光纖均為單模光纖的多光纖束，或者是光纖為同時(shí)具有保線偏振光纖及單模光纖的多光纖束。

具體的，輸入端與輸出端選用不同的多光纖束，所述多光纖束具有總數(shù)目為N的保線偏振光纖、單模光纖和/或無(wú)芯光纖，且所述多光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于N。

具體的，多芯光纖長(zhǎng)度為20mm至100mm。

具體的，所述輸入端的多芯光纖的光纖數(shù)目與輸出端的多芯光纖的光纖數(shù)目可以不相同。

具體的，所述多芯光纖為三芯光纖，所述輸入端及輸出端均為三光纖束。這類器件稱為3×3光纖耦合器。

優(yōu)選的，所述三芯光纖，其橫截面上三個(gè)纖芯相互之間的距離相等呈品字型分布，三個(gè)纖芯距橫截面圓心的距離相等。所述三光纖束的三根光纖也呈品字型排列。

具體的，其輸入端與輸出端采用相同的三光纖束，輸入端和/或輸出端可以是由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的三光纖束，但是三光纖束中的光纖不能全為無(wú)芯光纖，即無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于3。

當(dāng)輸入端和輸出端可以均選用具有三根保線偏振光纖的三光纖束，這類器件稱之為3×3全保偏光纖耦合器。當(dāng)輸入端和輸出端可以均選用具有三根單模光纖的三光纖束，這類器件稱之為3×3單模光纖耦合器。

具體的，上述3×3光纖耦合器還可以進(jìn)一步改進(jìn)：輸入端或輸出端其中一端的三光纖束用一根保線偏振光纖或者一根單模光纖替代，該一根保線偏振光纖或者一根單模光纖與三芯光纖的其中一個(gè)纖芯對(duì)接；輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的三光纖束，且三光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于3。這類器件可以稱為1×3光纖耦合器。

具體的，所述多芯光纖為四芯光纖，所述輸入端及輸出端均為四光纖束。這類器件稱為4×4光纖耦合器。

優(yōu)選的，所述四芯光纖，其橫截面上四個(gè)纖芯呈正方形分布，四個(gè)纖芯分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)。所述四光纖束的四根光纖也呈正方形排列。

具體的，所述輸入端和/或輸出端可以是由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的四光纖束，但是四光纖束中的光纖不能全為無(wú)芯光纖，即無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于4。

具體的，上述4×4光纖耦合器還可以進(jìn)一步改進(jìn)：輸入端或輸出端其中一端的四光纖束用一根或兩根的保線偏振光纖或單模光纖替代，該一根或兩根的保線偏振光纖或單模光纖與四芯光纖的一個(gè)或兩個(gè)纖芯對(duì)接；輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的四光纖束，且四光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于4。這類器件可以稱為1×4或2×4光纖耦合器。

具體的，所述多芯光纖為七芯光纖，所述輸入端及輸出端均為七光纖束。這類器件稱為7×7光纖耦合器。

優(yōu)選的，所述七芯光纖，其橫截面上七個(gè)纖芯呈正六邊形分布，七個(gè)纖芯分別位于正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)及中心，正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)距橫截面圓心的距離相等。所述七光纖束的七根光纖也呈正六邊形排列。

具體的，所述輸入端和/或輸出端可以是由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的七光纖束，但是七光纖束中的光纖不能全為無(wú)芯光纖，即無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于7。

具體的，上述7×7光纖耦合器還可以進(jìn)一步改進(jìn)：輸入端或輸出端其中一端的七光纖束用一根保線偏振光纖或一根單模光纖替代，該一根保線偏振光纖或一根單模光纖與七芯光纖的中心一個(gè)纖芯對(duì)接；所述輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖任意組合的七光纖束，且七光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于7。這類器件稱為1×7光纖耦合器。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提供一種光纖耦合器的制作工藝，包括以下步驟：

(1)選材：根據(jù)所設(shè)計(jì)器件的要求選擇一個(gè)多芯光纖和兩個(gè)多光纖束，所述多芯光纖具有N個(gè)纖芯，所述多光纖束具有N根光纖；

(2)熔接：將步驟(1)的兩個(gè)多光纖束分別與多芯光纖的兩端熔接，確保多光纖束的N個(gè)光纖分別與多芯光纖的N個(gè)纖芯對(duì)準(zhǔn)，以獲得較低的溶解損耗；

(3)拉錐：將步驟(2)熔接后得到的器件放置在拉錐平臺(tái)上，然后對(duì)多芯光纖區(qū)域進(jìn)行加熱軟化并拉錐成耦合區(qū)。

具體的，在步驟(3)拉錐過(guò)程中，通過(guò)其一端的多光纖束的任意一光纖端口輸入預(yù)定波長(zhǎng)的光功率，同時(shí)監(jiān)控另一端的三光纖束的多個(gè)光纖端口的光功率，直至使多光纖束具有相同或相近的輸出光功率為止。這里的相近是要求誤差在+/-10％以內(nèi)。

具體的，還包括步驟(4)封裝：將步驟(3)拉錐得到的器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)封裝后，就做成了一個(gè)光纖耦合器。

本發(fā)明的光纖耦合器是通過(guò)先將兩個(gè)多光纖束與一個(gè)多芯光纖的兩端熔接，熔接時(shí)多光纖束的N個(gè)光纖分別與多芯光纖的N個(gè)纖芯對(duì)準(zhǔn)，然后再將多芯光纖區(qū)域拉錐成耦合區(qū)來(lái)制得。其輸入端和輸出端是熔接于兩端的多光纖束，其耦合區(qū)是由一段完成的多芯光纖制得。本發(fā)明的光纖耦合器的具有耦合損耗低、光學(xué)性能穩(wěn)定的特點(diǎn)。相比原有的光纖耦合器的耦合區(qū)是由多根獨(dú)立光纖拉錐制成，本發(fā)明的光纖耦合器的偏振相關(guān)損耗(PDL)更低，偏振隔離度(PER)更好，光傳輸質(zhì)量更穩(wěn)定。尤其是相比原有的耦合區(qū)直接采用保線偏振光纖拉錐的保偏光纖耦合器，本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)更加明顯。而且，本發(fā)明的光纖耦合器可以通過(guò)輸入端和輸出端選擇不同的多光纖束，可以很容易的得到適用于不同情況的光纖耦合器，其適用范圍很廣。另外，相比現(xiàn)有技術(shù)中的多根光纖同時(shí)熔接拉錐的工藝技術(shù)，其多根光纖之間相互干擾大，工藝穩(wěn)定性差，而本發(fā)明的光纖耦合器的制作工藝，其熔接步驟可以一根一根的實(shí)現(xiàn)對(duì)接也可以同時(shí)對(duì)接，其拉錐步驟是拉錐一段完整的多光纖束，其工藝過(guò)程更加容易控制，制得產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，成品率高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明涉及的三芯光纖的橫截面示意圖。

圖2A為本發(fā)明的三光纖束第一種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖2B為圖2A中的三光纖束在熔接時(shí)對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的示意圖。

圖3A為本發(fā)明的三光纖束第二種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖3B為圖3A中的三光纖束在熔接時(shí)對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的示意圖。

圖4A為本發(fā)明的三光纖束第三種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖4B為圖4A中的三光纖束在熔接時(shí)對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的示意圖。

圖5A為本發(fā)明的三光纖束第四種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖5B為圖5A中的三光纖束在熔接時(shí)對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的示意圖。

圖6A為本發(fā)明的三光纖束第五種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖6B為圖6A中的三光纖束在熔接時(shí)對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的示意圖。

圖7A為本發(fā)明的3×3光纖耦合器的熔接前的立體圖。

圖7B為本發(fā)明的3×3光纖耦合器的熔接后的立體圖。

圖8為本發(fā)明的3×3光纖耦合器的拉錐后的立體圖。

圖9為本發(fā)明涉及的四芯光纖的橫截面示意圖。

圖10A為本發(fā)明的四光纖束第一種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖10B為圖10A中的四光纖束在熔接時(shí)對(duì)準(zhǔn)四芯光纖的示意圖。

圖11為本發(fā)明的四光纖束第二種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖12為本發(fā)明的四光纖束第三種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖13為本發(fā)明的四光纖束第四種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖14為本發(fā)明的四光纖束第五種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖15本發(fā)明涉及的七芯光纖的橫截面示意圖。

圖16A為本發(fā)明的七光纖束第一種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖16B為圖16A中的七光纖束在熔接時(shí)對(duì)準(zhǔn)七芯光纖的示意圖。

圖17為本發(fā)明的七光纖束第二種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖18為本發(fā)明的七光纖束第三種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

圖19為本發(fā)明的七光纖束第四種實(shí)施方式的橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

一種光纖耦合器，包括輸入端、耦合區(qū)及輸出端，其耦合區(qū)是由多芯光纖制成，多芯光纖具有N個(gè)纖芯；其輸入端及輸出端均為多光纖束，多光纖束具有N根光纖。輸入端的多光纖束和輸出端的多光纖束分別與多芯光纖的兩端熔接成一體，熔接時(shí)，輸入端的多光纖束的N個(gè)光纖分別對(duì)準(zhǔn)多芯光纖一端的N個(gè)纖芯，輸出端的多光纖束的N個(gè)光纖分別對(duì)準(zhǔn)多芯光纖另一端的N個(gè)纖芯。多芯光纖區(qū)域進(jìn)行加熱軟化并拉錐成耦合區(qū)，其中N為大于等于3的整數(shù)。這里所說(shuō)的對(duì)準(zhǔn)是指多光纖束的光纖與多芯光纖的纖芯重疊或匹配，以獲得較低的熔接損耗。由此，輸入端的多光纖束和輸出端的多光纖束通過(guò)耦合區(qū)的多芯光纖實(shí)現(xiàn)直接相通。

本實(shí)施例的光纖耦合器，其耦合區(qū)是由一段完成的多芯光纖拉錐制得，其輸入端和輸出端是熔接于兩端的多光纖束，相比現(xiàn)有的光纖耦合器的耦合區(qū)多是由多根獨(dú)立光纖拉錐制成，本發(fā)明具有偏振相關(guān)損耗更低，偏振隔離度更好，對(duì)溫度穩(wěn)定性更好，光傳輸質(zhì)量更穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。

在本實(shí)施例中，多光纖束可以選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的總數(shù)目為N的多光纖束，且所述多光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于N。

其中，該光纖耦合器的輸入端與輸出端可以選用相同的多光纖束，比如，輸入端與輸出端的多光纖束可以選用光纖均為保線偏振光纖的多光纖束，這樣的耦合器稱為全保偏光纖耦合器；或者是選用光纖均為單模光纖的多光纖束，這樣的耦合器稱為單模光纖耦合器；或者是選用光纖為同時(shí)具有保線偏振光纖及單模光纖的多光纖束，或者是選用光纖為同時(shí)具有保線偏振光纖及無(wú)芯光纖的多光纖束，這樣的耦合器稱為部分保偏光纖耦合器。

其中，該光纖耦合器的輸入端與輸出端也可以選用不同的多光纖束，這樣的搭配方式可以得到多樣化的光纖耦合器，其應(yīng)用范圍更加擴(kuò)大化?？梢圆捎玫膶?shí)施方式有很多種，比如：

輸入端和輸出端其中之一端選用的多光纖束是光纖均為保線偏振光纖的多光纖束，而另一端選用的多光纖束是光纖均為單模光纖的多光纖束；

輸入端和輸出端其中之一端選用的多光纖束是光纖均為保線偏振光纖的多光纖束，而另一端選用的多光纖束是光纖為同時(shí)具有保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖三者中至少兩者的多光纖束；

輸入端和輸出端其中之一端選用的多光纖束是為同時(shí)具有保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖三者中至少兩者的多光纖束，而另一端選用的多光纖束是光纖均為單模光纖的多光纖束；

輸入端和輸出端選用的多光纖束均是光纖為同時(shí)具有保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖三者中至少兩者的多光纖束，但是多光纖束的保線偏振光纖、單模光纖及無(wú)芯光纖的數(shù)量和/或排列是不同的。

上述所列舉的具體實(shí)施方式，其共同點(diǎn)是耦合區(qū)是由一段完整的多芯光纖拉錐制得，輸入端和輸出端是熔接于兩端的多光纖束，輸入端和輸出端可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的不同需要而采用保線偏振光纖、單模光纖和/或無(wú)芯光纖的不同組合，但在實(shí)際應(yīng)用中一般不采用全為無(wú)芯光纖的多光纖束。

在本實(shí)施例中，所使用的多芯光纖的長(zhǎng)度為20～100mm，以能保證在拉錐制成耦合區(qū)之時(shí)有合適的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行操作。當(dāng)然根據(jù)具體器件的設(shè)計(jì)要求，所使用多芯光纖的長(zhǎng)度也不限于上述范圍。

在其他改進(jìn)實(shí)施方式中，輸入端的多芯光纖與輸出端的多芯光纖的光纖數(shù)目不相同。這樣，可以制作多樣化的兩端光線束目不等的光纖耦合器，比如可以將輸入端或輸出端其中一端的多光纖束用一根保線偏振光纖替代，該一根保線偏振光纖與多芯光纖的其中一個(gè)纖芯對(duì)接，輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的多光纖束且多光纖束的光纖不全為無(wú)芯光纖，這樣可以制成一種1×N光纖耦合器。按照這種方式，也可制作各種2×N(N>2)光纖耦合器、3×N(N>3)光纖耦合器等。

實(shí)施例二

基于實(shí)施例一的實(shí)施方案，其中，該光纖耦合器為一種3×3光纖耦合器，包括輸入端、耦合區(qū)及輸出端，其耦合區(qū)是由三芯光纖拉錐制成，其輸入端及輸出端均為一個(gè)三光纖束(如圖7A、7B、8)。其中，輸入端的三光纖束的三根光纖芯分別對(duì)準(zhǔn)三芯光纖一端的三個(gè)纖芯，輸出端的三光纖束的三根光纖分別對(duì)準(zhǔn)三芯光纖另一端的三個(gè)纖芯，輸入端的三光纖束和輸出端的三光纖束分別與三芯光纖的兩端通過(guò)光纖熔接機(jī)熔接成一體。在熔接時(shí)，三光纖束的光纖與三芯光纖的纖芯應(yīng)該盡量的重疊或匹配，以獲得較低的熔接損耗。所使用的三芯光纖，其橫截面上三個(gè)纖芯相互之間的距離相等呈品字型分布(如圖1)，三個(gè)纖芯距橫截面圓心的距離相等。為使三光纖束的三根光纖分別對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的三個(gè)纖芯，所使用的三光纖束的三根光纖也呈品字型排列(如圖2A、3A、4A、5A和6A)。由此，輸入端的三光纖束和輸出端的三光纖束通過(guò)耦合區(qū)的三芯光纖實(shí)現(xiàn)直接相通。

本實(shí)施例的3×3光纖耦合器，可以將輸入端及輸出端的三光纖束選用不同的光纖，可供選擇的光纖有保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖，從而制得多樣化的3×3光纖耦合器。

在本實(shí)施例中，輸入端及輸出端都可以選用多種類型的三光纖束，比如可以選用具有三根保線偏振光纖的三光纖束(如圖2A)，或者是具有兩根保線偏振光纖及一根單模光纖的三光纖束(如圖3A)，或者是具有一根保線偏振光纖及兩根單模光纖的三光纖束(如圖4A)，或者是具有三根單模光纖的三光纖束(如圖5A)，或者是一根保線偏振光纖及兩根無(wú)芯光纖的三光纖束(如圖6A)。而且，輸入端及輸出端可以選用相同的或不同的三光纖束。

根據(jù)輸入端及輸出端選用多種類型的三光纖束，可以制作多種不同的3×3光纖耦合器，例如：

一種3×3光纖耦合器，其輸入端和輸出端均選用具有三根保線偏振光纖的三光纖束，三光纖束的三個(gè)纖芯分別對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的三個(gè)纖芯后通過(guò)光纖熔接機(jī)熔接成一體(如圖2B)，耦合區(qū)是由三芯光纖拉錐制成。這類器件稱之為3×3全保偏光纖耦合器。

一種3×3光纖耦合器，其輸入端和輸出端均選用具有三根單模光纖的三光纖束，三光纖束的三個(gè)纖芯分別對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的三個(gè)纖芯后通過(guò)光纖熔接機(jī)熔接成一體(如圖5B)，耦合區(qū)是由三芯光纖拉錐制成。這類器件稱之為3×3單模光纖耦合器。

一種3×3光纖耦合器，其輸入端和輸出端均選用具有兩根保線偏振光纖及一根單模光纖的三光纖束，三光纖束的三個(gè)纖芯分別對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的三個(gè)纖芯后通過(guò)光纖熔接機(jī)熔接成一體(如圖3B)，耦合區(qū)是由三芯光纖拉錐制成。這類器件稱之為3×3部分保偏光纖耦合器。

一種3×3光纖耦合器，其輸入端和輸出端均選用具有一根保線偏振光纖及兩根單模光纖的三光纖束，三光纖束的三個(gè)纖芯分別對(duì)準(zhǔn)三芯光纖的三個(gè)纖芯后通過(guò)光纖熔接機(jī)熔接成一體(如圖4B)，耦合區(qū)是由三芯光纖拉錐制成。這類器件也稱之為3×3部分保偏光纖耦合器。

上述四種3×3光纖耦合器是輸入端與輸出端的三光纖束相同的情況。

本實(shí)施例的進(jìn)一步改進(jìn)，還包括輸入端與輸出端的三光纖束不相同的情況，例如：

一種3×3光纖耦合器，其不同之處在于，其輸入端和輸出端其中之一選用具有三根保線偏振光纖的三光纖束，而另一則選用具有兩根保線偏振光纖及一根單模光纖的三光纖束，或者是具有一根保線偏振光纖及兩根單模光纖的三光纖束，或者是具有三根單模光纖的三光纖束。

一種3×3光纖耦合器，其不同之處在于，其輸入端和輸出端其中之一選用兩根保線偏振光纖及一根單模光纖的三光纖束，而另一則選用具有一根保線偏振光纖及兩根單模光纖的三光纖束，或者是具有三根單模光纖的三光纖束；

一種3×3光纖耦合器，其不同之處在于，其輸入端和輸出端其中之一選用具有一根保線偏振光纖及兩根單模光纖的三光纖束，而另一則選用具有三根單模光纖的三光纖束。

這里所列舉的輸入端與輸出端的三光纖束不相同3×3光纖耦合器，其輸入端及輸出端具有至少一根保線偏振光纖和一根單模光纖，所以也稱之為3×3部分保偏光纖耦合器。當(dāng)然，在其他實(shí)施方式中，輸入端及輸出端的光纖還可以是保線偏振光纖與無(wú)芯光纖的組合，或單模光纖與無(wú)芯光纖的組合，或同時(shí)具有保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖的組合。例如：

一種3×3耦合器，其不同之處在于，其輸入端和輸出端其中之一選用具有一根保線偏振光纖及兩根無(wú)芯光纖的三光纖束(如圖6A、6B)。

在其他改進(jìn)的實(shí)施方式中，可以將輸入端或輸出端其中一端的三光纖束用一根保線偏振光纖或者一根單模光纖替代，該一根保線偏振光纖或者一根單模光纖與三芯光纖的其中一個(gè)纖芯對(duì)接，輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的三光纖束，這樣可以制成一種1×3保線偏振光纖耦合器或者1×3單模光纖耦合器。這里的一根保線偏振光纖或者一根單模光纖也可以使用兩根保線偏振光纖或者兩根單模光纖。

實(shí)施例三

基于實(shí)施例一的實(shí)施方案，其中，該光纖耦合器為一種4×4光纖耦合器，包括輸入端、耦合區(qū)及輸出端，其耦合區(qū)是由四芯光纖拉錐制成(如圖9)，其輸入端及輸出端均為一個(gè)四光纖束(如圖10A、11、12、13和14)。其中，輸入端的四光纖束的四根光纖芯分別對(duì)準(zhǔn)四芯光纖一端的四個(gè)纖芯，輸出端的四光纖束的四根光纖分別對(duì)準(zhǔn)四芯光纖另一端的四個(gè)纖芯(如圖10B)，輸入端的四光纖束和輸出端的四光纖束分別與四芯光纖的兩端通過(guò)光纖熔接機(jī)熔接成一體。在熔接時(shí)，四光纖束的光纖與四芯光纖的纖芯應(yīng)該盡量的重疊或匹配，以獲得較低的熔接損耗。所使用的四芯光纖，其橫截面上四個(gè)纖芯呈正方形分布，四個(gè)纖芯分別位于正方形的四個(gè)頂點(diǎn)，四個(gè)纖芯距橫截面圓心的距離相等。所述四光纖束的四根光纖也呈正方形排列。由此，輸入端的三光纖束和輸出端的四光纖束通過(guò)耦合區(qū)的四芯光纖實(shí)現(xiàn)直接相通。

在具體的實(shí)施方式中，該4×4光纖耦合器的輸入端和/或輸出端的四光纖束可以選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的四光纖束，且四光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于4。例如，可以選用具有四根保線偏振光纖的四光纖束(如圖10A)，具有四根單模光纖的四光纖束(如圖11)，具有兩根單模光纖和兩根無(wú)芯光纖的四光纖束(如圖12)，具有一根保險(xiǎn)偏振光纖和三根無(wú)芯光纖的四光纖束(如圖13)，或者是具有兩根單模光纖和兩根保線偏振光纖的四光纖束(如圖14)等。

在其他改進(jìn)的實(shí)施方式中，可以將輸入端或輸出端其中一端的四光纖束用一根保線偏振光纖替代，該一根保線偏振光纖與四芯光纖的一個(gè)纖芯對(duì)接，輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的四光纖束，且四光纖束中無(wú)芯光纖的數(shù)目不等于4。這樣可以制成一種1×4保線偏振光纖耦合器，當(dāng)然，也可以使用兩根保線偏振光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的替代，這樣制作的是一種2×4保線偏振光纖耦合器。還可以改成，將輸入端或輸出端其中一端的四光纖束用一根單模光纖替代，該一根單模光纖與四芯光纖的其中一個(gè)纖芯直接對(duì)接，輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的四光纖束，也可以制成一種1×4單模光纖耦合器，當(dāng)然，也可以使用兩根單模光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)上述的替代，這樣制作的是一種2×4單模光纖耦合器。

實(shí)施例四

基于實(shí)施例一的實(shí)施方案，其中，該光纖耦合器為一種7×7光纖耦合器，包括輸入端、耦合區(qū)及輸出端，其耦合區(qū)是由七芯光纖拉錐制成(如圖15)，其輸入端及輸出端均為一個(gè)七光纖束(如圖16A、17、18和19)。其中，輸入端的七光纖束的七根光纖芯分別對(duì)準(zhǔn)七芯光纖一端的七個(gè)纖芯，輸出端的七光纖束的七根光纖分別對(duì)準(zhǔn)七芯光纖另一端的七個(gè)纖芯(如圖16B)，輸入端的七光纖束和輸出端的七光纖束分別與七芯光纖的兩端通過(guò)光纖熔接機(jī)熔接成一體。在熔接時(shí)，七光纖束的光纖與七芯光纖的纖芯應(yīng)該盡量的重疊或匹配，以獲得較低的熔接損耗。所使用的七芯光纖，其橫截面上七個(gè)纖芯呈正六邊形分布，七個(gè)纖芯分別位于正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)及中心，且正六邊形的六個(gè)頂點(diǎn)距橫截面圓心的距離相等。所述七光纖束的七根光纖也呈正六邊形排列。由此，輸入端的三光纖束和輸出端的七光纖束通過(guò)耦合區(qū)的七芯光纖實(shí)現(xiàn)直接相通。

在具體的實(shí)施方式中，該7×7光纖耦合器的輸入端和/或輸出端的七光纖束可以選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的七光纖束。例如，可以選用具有七根保線偏振光纖的七光纖束(如圖16A)，具有七根單模光纖的七光纖束(如圖17)，具有一根保線偏振光纖和六根無(wú)芯光纖的七光纖束(如圖18)，或者是具有一根單模光纖和六根無(wú)芯光纖的七光纖束(如圖19)。

在其他改進(jìn)的實(shí)施方式中，可以將輸入端或輸出端其中一端的七光纖束用一根保線偏振光纖替代，該一根保線偏振光纖與七芯光纖的一個(gè)纖芯對(duì)接，輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的七光纖束，這樣可以制成一種1×7保線偏振光纖耦合器。也可以改成，將輸入端或輸出端其中一端的七光纖束用一根單模光纖替代，該一根單模光纖與七芯光纖的一個(gè)纖芯直接對(duì)接，輸入端或輸出端其中的另一端仍選用由保線偏振光纖、單模光纖和無(wú)芯光纖中的一種或多種任意組合的七光纖束，也可以制成一種1×7單模光纖耦合器。

實(shí)施例五

一種光纖耦合器的制作工藝，包括以下步驟：

(1)選材：根據(jù)所設(shè)計(jì)器件的要求選擇一個(gè)多芯光纖和兩個(gè)多光纖束，多芯光纖具有N個(gè)纖芯，多光纖束具有N根光纖，N為大于等于2的正整數(shù)。為了保證在拉錐制成耦合區(qū)之時(shí)有合適的長(zhǎng)度來(lái)進(jìn)行操作，所使用的多芯光纖的長(zhǎng)度一般為20～100mm，當(dāng)然，根據(jù)具體器件的設(shè)計(jì)要求，所使用多芯光纖的長(zhǎng)度可以相應(yīng)調(diào)整而不限于上述范圍。

(2)熔接：將兩個(gè)多光纖束分別與多芯光纖的兩端熔接，確保多光纖束的N根光纖分別與多芯光纖的N個(gè)纖芯對(duì)準(zhǔn)，以獲得較低的溶解損耗。多芯光纖橫截面上的N個(gè)纖芯一般呈對(duì)稱分布。例如，本發(fā)明所采用的三光纖束的三根光纖呈品字型排列，四芯光纖的四個(gè)纖芯呈正方形分布等。

(3)拉錐：將熔接后的N芯光纖放置在拉錐平臺(tái)上，然后對(duì)N芯光纖進(jìn)行加熱軟化并拉錐成耦合區(qū)。

而本發(fā)明的光纖耦合器的制作工藝，其熔接步驟可以一根一根的實(shí)現(xiàn)對(duì)接也可以同時(shí)對(duì)接，其拉錐步驟是拉錐一段完整的多芯光纖，其工藝過(guò)程更加容易控制，制得產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定，成品率高，適于規(guī)?；a(chǎn)。

為了使制得的光纖耦合器達(dá)到所設(shè)計(jì)的性能，一般在步驟(3)拉錐過(guò)程中，需要通過(guò)其一端的多光纖束的任意一光纖端口輸入預(yù)定波長(zhǎng)的光功率，同時(shí)監(jiān)控另一端的多光纖束的N個(gè)光纖端口的光功率，直至使多光纖束具有相同或相近的輸出光功率為止。這里的相近是要求誤差在+/-10％以內(nèi)。

一般的，制作工藝還包括步驟(4)封裝：將步驟(3)拉錐得到的器件進(jìn)行適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)封裝后，就做成了一個(gè)光纖耦合器。

上述光纖耦合器的制作工藝中，兩端的兩個(gè)多光纖束可以是相同的多光纖束們也可以是不同的多光纖束，兩個(gè)多光線束的光線數(shù)目也可以不相同。

綜上所述，上述各實(shí)施例及附圖僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，皆應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。